3D打印在消费和电子产品行业的应用

2017-6-12 17:55:11 5606

0 3D打印在消费品行业应用规模居前 3D打印技术的下游应用以消费和电子产品、机械、医疗、汽车和航空航天行业为主。按照销售规模排名，3D打印在机械、消费品和汽车行业的应用规模居前。其中消费品行业的占比 16.6%，位居第二。3D打印在消费品行业的应用主要集中在产品设计和开发环节。行业应用优势明显消费品行业具有产品生命周期短，更新换代快的特性，需要持续不断的开发和投入。3D打印的优势在于小批量、快速生产复杂度高的产品。借助 3D打印的优势，可以缩短产品开发周期，削减设计成本，这对于消费品行业意义重大。华融证券 3D打印研究团队分析师：张迪3D打印在消费品行业的应用优势主要体现在提升设计水平和节省设计成本两个方面。3D打印在原型制造和概念验证的应用已成为趋势。随着 3D打印技术和材料的发展和个性化需求的提升，3D打印将更多的用于直接制造。 3D打印在消费品行业的应用 1、市场规模和增速 3D打印技术的下游应用以消费品和电子产品（以下简称“消费品”）、机械、医疗、汽车和航空航天行业为主。据 Wohlers Association统计，2014年全球 3D打印行业规模为 41亿美元。按照销售规模排名，3D打印在机械、消费品和汽车行业的应用规模居前。其中消费品行业的占比 16.6%，位居第二。相比 2013年，该比例由 19%降到了 16.6%，而消费品行业 3D打印规模由 5.8亿美元增长至 7亿美元，增速达到 21%。 Wohlers Association预计 2020年全球 3D打印市场规模将达到 212亿美元，未来 6年行业平均增速 31.5%。研究机构 Canalys Research预测 2015年全球3D打印行业增速为 56%。假设消费品行业应用规模占比保持在 15%的水平， 2020年 3D打印在消费品行业应用规模将达到 32亿美元，未来 6年平均增速为28.7%。 2、应用领域消费品行业涵盖范围较广，主要包括手机、电子产品、电脑、家电、工具和玩具等行业。消费品生命周期一般比较短，更新换代的频率高。普遍采用大规模生产和销售的方式。目前 3D打印在消费品行业的应用主要集中在产品设计和开发环节。直接数字化制造（以下简称“直接制造”）在消费品行业应用不及航空航天、医疗等行业普及。3D打印在模型或原型制造（prototyping）和概念验证（proof of concept）环节扮演了重要的角色。Sculpteo公司最近的一次问卷调查结果显示，原型制造和概念验证是 3D打印最重要的两项用途。欧美受访者中平均 59%和 35%认为 3D打印的用途是原型制造和概念验证，其次是生产造（27%）。在产品设计初期，设计师提出设计概念并转化为模型，用于进一步的设计和改进。接下来的开发过程包括各种测试，对模型的工艺要求和特性提出了各种需求。3D打印的优势在于可以满足各个设计环节的需求，并赋予设计环节极高的灵活性。相比传统的注射成型（ injection molding）技术的耗时费力，3D打印在原型制造和概念验证的应用已成为一种趋势。直接制造是指直接用快速成型的方法生产出最终产品。虽然同属快速成型范畴，直接制造与前述的模型制造目的不同，前者以满足最终使用为目的，后者以满足设计环节需求为主。目前直接制造在消费品行业主要应用于辅助工具、特殊部件和个性化产品制造，如夹具、固定件、碳纤维材料部件。直接制造被认为是快速成型技术发展的趋势。随着未来 3D打印技术和材料的发展和个性化需求的提升，直接制造在消费品行业的应用会更普遍。 3、应用优势消费品行业具有产品生命周期短，更新换代快的特性，需要持续不断的开发和投入。借助 3D打印的优势，可以缩短产品开发周期，大幅削减设计成本，这对于消费品行业意义重大。3D打印在消费品行业的应用优势主要有以下两点： 1）提升设计水平模型制造贯穿于产品开发的各个阶段。传统模式下，模型的复杂程度对制作难度和成本的影响呈现几何级递增。考虑到设计周期和成本问题，很多复杂的设计只能向现实低头。现有的 3D打印技术可以实现各种复杂设计的模型制作，赋予设计师更多的自由，产品设计水平大幅提升。以迭代设计为例，在一个设计周期内，迭代设计一般需要在制模完成后才能进行。迭代往往伴随着成本的上升，这必然会约束设计师的设计水平。 3D打印技术在模型制造和时间成本方面的优势，帮助设计师在更短时间内以几乎可以忽略不计的成本进行迭代设计。此外，有了 3D打印，设计师可以忽略传统设计制造标准，无需考虑设计的产品能否被制造出来。设计师可以在产品设计过程中直接打印模型，省略了外部模型制作环节，还可以有效防范数据泄漏。 2）节省材料和时间成本传统的模型制造一般采用铸模和注射成型的方式，根据模型的复杂程度，制造周期在一周到两个月之间。模型越复杂，制造成本越高。而 3D打印机打印一个复杂模型和一个简单模型所需的成本没有差别，不同的只是数据文件。3D打印的材料平均利用率要远高于传统技术。传统减材制造方法的材料的平均利用率大概在25%左右，而 3D打印材料平均利用率理论上接近 100%。实际运用中，金属 3D打印比非金属打印的材料利用率更高，绝大多数剩余的金属粉末都能回收利用。市面上已经有支持可回收非金属材料的 3D打印设备在出售。除了材料成本，时间成本对于消费品公司也非常关键。传统外包模式下，模型的平均交货周期在一周左右。由于成本方面的考虑，模型往往需要等设计方案足够完善才开始制造，相关的内部流程和模型交货期消耗了成倍的时间。相比传统模型制造周期以天为单位，3D打印技术以小时为单位，且打印工作完全可以安排在夜间或者周末进行。产品设计和制模可以同步进行，进一步缩短了产品开发周期。二、行业应用案例消费品行业细分行业众多，我们以几个主要的行业作为案例重点分析。 1、消费电子行业应用罗技（Logitech）是一家全球知名的外设厂商。公司早期设计的一款蓝牙耳机在受力过大时，麦克风连接杆会旋转过度导致电子部件损坏。由于连接杆和阻力点尺寸较小，传统的技术无法制作出耐用的功能测试原型，只能根据计算机软件推算连接杆的受力能力。传统方式下，每制作一个原型都需要重新开模，造价十分昂贵。而 3D打印机只需一台就可以同时打印多个不同的模型，大大缩短了模型制作的时，设计师可以在最短的时间内做出最优化的设计。在蓝牙耳机的案例中，设计师通过反复测试直到连接杆受力强度达到最高值——比原先设计提高了 273%。设计师无需再考虑原型能否制作，也无需担心以往制作成本高昂的原型在测试过程中损坏。 2、玩具行业应用万代（Bandai）公司是全球知名的玩具制造商。自上世纪 90年代以来，万代一直使用数控铣床等传统方法制作原型，资本投入和人力成本居高不下。以制作同一卡通人物玩具为例，传统方法光是制作玩具的一个部件就需要花费几天时间。而采用 3D打印技术一周内就能制作三件完整的玩具模型。传统方法制作机器人玩具的手臂和躯干在组装时会因关节不牢产生脱落，而 3D打印可以同时打印出身体和手臂，打印过程同时也是安装过程，彻底避免了脱落问题。 3、家电行业应用作为一家大型家电企业，格力电器对样件的需求持续增长。传统加工模式下，公司将部分样件任务外包给外协加工厂，不仅沟通过程繁琐，还需要保密。最终样件效果也不尽如人意，经常会因为欠缺精度、细节度或强度影响评测效果。采用 3D打印技术后，格力可以在公司内部打印样件。模型的材料与最终产品的材料在特性上几乎完全一致，材料的硬度和耐腐蚀等关键指标足以满足多次功能测试而不会断裂或渗漏。公司可在模具投放前，先用模型样件进行验证，判断其设计是否符合预期效果。 0
2017-6-12 17:55:11　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 电子产品行业专业认证 2586 • MOSFET在消费类电子产品的应用 294 • 新型3D打印机首次可在皮肤上打印出电子产品 1948 • 电子产品 2145 • 电子产品行业的发展为什么离不开单片机开发 1489 • 电子产品 3006 • 3D打印大有可为，生物3D打印在医疗行业的应用 6113 • 智能时代：消费类电子产品的设计之道 948 • CEEAsia助力消费电子产品的变迁 481 • 云计算如何改变消费电子产品的业务 408